生产高纯度金属线材的浇口盆和方法技术

为了实现对包含在浇口盆中的异物颗粒的最高可能的分离率，同时使杂质最少，提出该浇口盆（１）的耐热衬里的内部空间是操作池高（ｈ）的函数，其满足耐热衬里的表面积（Ａ↓［ｒｅｆ］）与由该耐热衬里的表面积确定的填充体积（Ｖ）的无量纲比例（ｋ），由关系式Ｋ＝Ａ↓［ｒｅｆ］／（Ｖ）↑［２／３］得到，ｋ值在３．８３和４．３９之间。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有耐热衬里的浇口盆(tundish)，用于生产和从浇铸包向连续铸造设备的永久铸模输送高纯度金属熔料，并涉及利用连续铸造设备生产高纯度金属线材的方法。
技术介绍
在金属线材的连续浇铸期间，特别是在钢的连续浇铸期间，浇口盆通常安装在浇铸包和连续铸造永久铸模之间，以便补偿熔料供给和金属线材从连续铸造设备中拉出时速率的波动。特别是在连包连铸的情况下，需要在浇口盆中存放足够数量的金属熔料，以延长所需要的时间来变换浇铸包。熔料通常通过浇口盆基底的流出口和浸没的浇铸管或浇铸喷嘴从浇口盆输送到连续铸造设备的永久铸模，该流出口构造成可控制的封闭件，例如滑块或止动块。永久铸模可以以各种方式构成，例如，可以是摆动管或板式铸模，由单个浇铸辊(casting roll)或两个互作用的浇铸辊和滑板构成的铸模，或由旋转式带或导轨(track)构成的铸模。在多股线材铸造设备的情况下，该浇口盆构造成分配容器，并经过多个熔料流出口供给多个设置成一个挨一个的连续浇铸永久铸模。用于两股线材铸造设备的V形分配容器是已知的。此外，浇口盆通常用来镇静从浇铸包流进的金属熔料并且被认为使渣粒和其他非金属杂质在金属熔料在该浇口盆中停留的期间能被分离出去。为了确保在相当程度上做到这一点，金属熔料的流动性质通常应当被该浇口盆中的内部流动引导装置仔细地影响。以这种方式构成的槽状浇口盆是已知的，例如在EP-B804306和EP-A376523中。如果考虑在常规的炼钢工艺和连续铸造设备中已经使用了数十年的槽状浇口盆的流动和温度特性，液态钢从浇铸包经壳(shroud)进入分流容器或浇口盆。引入的钢水流流向浇口盆的基底，在那里撞击浇口盆的平基底或流动换向装置，该换向装置使液体流朝熔池液面(bath level surface)改变方向并通过散逸抽取(extract)动能。在入口区域，液体流通常返回熔池液面，沿后者流动并沿该槽状浇口盆(trough-shaped tundish)的窄后壁和侧壁再一次浸没(submerged)。结果，根据浇口盆的形状，引起两个基本相反的旋转循环回流(在纵向中心部分的向上流)，其沿流出口的方向流动。由于经过侧壁和熔池液面引起的热损失，结果液流的温度沿流出口的方向降低，进入位置和流出位置之间的温度损失取决于产量。尽可能有效地分离出去的金属熔料中的异物最初来源于炼钢过程，并在输送金属熔料时流出浇铸包进入浇口盆。其次，异物本身也进入浇口盆中的金属熔料中。异物来自浇口盆的耐热衬里材料和/或来自通常被利用的液态钢覆盖炉渣，并首先通过作为壁剪应力结果的机械侵蚀或通过来自再氧化工艺的化学腐蚀来磨蚀异物和使之悬浮。另外，考虑到高熔池液面速度和增加的表面紊流，渣中的杂质通过重新悬浮形成
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是避免已经指出的缺点并提出一种浇口盆和用于生产金属线材的方法，其中，浇口盆内的再引入该金属熔料中的颗粒最少化，并且总的来说实现对出现在金属熔料中的所有杂质的最大分离(比)率，使尽可能纯的金属熔料供给永久铸模。这个目的由根据本专利技术具有耐热衬里的浇口盆达到，本专利技术的浇口盆，由于作为操作的熔池液面(h)的函数的耐热衬里内的内部空间满足下述条件，即被金属熔料浸润的耐热衬里的表面积(Aref)与由该耐热衬里的表面积和该熔池液面相关的暴露表面积(ATop)确定的填充体积(V)的无量纲比例为(k)，并且由关系式κ=Aref(V)23]]>产生的k值在3.83和4.39之间。优选地，对于这些值而言，无量纲比例k在3.83和4.2之间。限定体积浸润高度的无量纲比例k表明，对于存放在该浇口盆中的金属熔料来说，衬里和金属熔料之间的接触表面积应当最小化。然而，同时，也不应当忽略用于使颗粒分离最大化所需要的合适的分离表面积。对于浇口盆的形状的广泛分析表明，最佳的颗粒分离率可以用浇口盆的形状达到，其中，比例k在权利要求的范围内。指出的该范围限定由半球形几何形状(κ=2.π(23π)2/3≅3.83)]]>和直立圆柱形的几何形状产生，其中该圆柱形底面积的半径等于圆柱形的高度(k＝3π1/3≈4.39)。此外，如果作为操作熔池液面高度(h)的函数的该浇口盆的耐热衬里的内部空间满足下述条件，即暴露表面积(ATop)与被金属熔料浸润的耐热衬里的表面积(Aref)的比例(ζ)在0.45和1.0之间，则实现高颗粒分离率。，在对用作颗粒产生表面的浸润衬里表面积的关系中，该无量纲比例ζ能估计用作颗粒分离表面的暴露表面积，该无量纲比例在优选的范围内能够平衡相互矛盾的效果。形成有利的颗粒分离率的比例ζ在0.5和0.8之间。上述确定的k和ζ的值没有考虑浇口盆任何附加的内部装置，例如流动换向器、溢流口(weirs)等。为了确保高颗粒分离率，操作熔池液面最好在0.5m和1.5m之间。在连包连铸的情况下，甚至在浇铸包换相(change phase)期间，如果浇口盆的内部空间的填充体积包含至少5倍优选至少7倍于正常操作时每分钟浇铸的金属熔料的量，从浇口盆中的金属熔料中高水平分离颗粒的要求被可靠地确保。为了实现有利的分离率，浇口盆的内部空间的填充的体积至少为0.75m3，优选为至少1.0m3。甚至这样的体积在浇铸速率为每小时60吨至100吨时确保浇口盆中的金属足够的停留时间。较大的最小体积被推荐为更高的浇铸速率。根据本专利技术要求保护的浇口盆的可能的实施例包含下列相互矛盾的要求·最大的颗粒分离率，这意味着最大的可能分离表面积或熔池液面面积。·被腐蚀性的金属熔料浸润的耐热材料最小面积，使形成的附加杂质最少。·最小的熔池液面速度和表面紊流，减少引入渣杂质的形成。·在诸如作为例子的连包连铸的非稳定操作模式期间熔池液面降低最小。·与根据现有技术的常规浇口盆相比减少热损失。·允许短路操作，即通过浇口盆的大多数金属熔料在熔料供给和流出口之间流过最短的路径。如果浇口盆耐热衬里的内部空间由绕垂直的浇口盆轴线旋转的母线大体形成，得到浇口盆的优选形式。这产生旋转对称的容器内部空间。对于具有用于使杂质分离成熔池覆盖的渣的最大表面积同时形成被用于机械和化学腐蚀的腐蚀性金属熔料浸润的最小可能的表面的给定浇口盆的最佳形状，由半球形或半球形部分形成。对于半球形部分形状，可以给出一个一般可用的关系式，用于熔池液面面积对浸润的耐热衬里的理论上理想面积比例ζ=11+(hR)2,]]>其中h/R≤1。其中h对应于操作熔池液面，而R对应于熔池液面的半径。如果h/R＝1，则得到半球几何形状并且ζ＝0.5。如果h/R比值减小，例如为0.6，对于同样的分配容积，熔池液面面积对被液态钢浸润的衬里表面积的比例增加到ζ＝0.73。因此对于给定的浇口盆容积如果选择球形部分几何形状(h/R＜1)，那么可能引起净化作用的另外增加。如果浇口盆的耐热衬里内部空间以波动的方式由绕垂直的浇口盆轴线旋转的母线大体形成，优选从垂直的浇口盆轴线和谐地脉动的距离为(r)，那么得到另一个可能的实施例。因此，在与垂直的浇口盆轴线垂直的方向的椭圆形的截面是可能的，而且也可以具有任何其他所希望的外部形状的截面，例如，具有大圆半径的方形截本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有耐热衬里（１６）浇口盆，用于生产和从浇铸包（２）到连续铸造设备的永久铸模（３）输送优选为钢熔料的高纯度金属熔料，其特征在于，作为操作熔池液面高度（ｈ）的函数的浇口盆（１）的耐热衬里的内部空间（１４）满足下述条件：即被金属熔料浸润的耐热衬里的表面积（Ａ↓［ｒｅｆ］）与由该耐热衬里的表面积和该池高有关的暴露表面积（Ａ↓［Ｔｏｐ］）所确定的填充体积（Ｖ）的无量纲比例（ｋ）由关系式Ｋ＝Ａ↓［ｒｅｆ］／（Ｖ）↑［２／３］得出，ｋ值在３．８３和４．３９之间。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马尔库什布鲁梅尔，杰拉尔德艾克斯托夫，杰拉尔德汉比切利，海因茨赫德尔，卡尔莫瓦德，
申请(专利权)人：奥地利钢铁联合企业阿尔卑斯工业设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：AT[奥地利]